Apuntes de Fisiología Humana PDF

FISIOLOGÍA HUMANA Sandra Comino Fernandez 1º MEDICINA  ÍNDICE 1. La fisiología como ciencia integradora. Homeostasis. 2. Agua y disoluciones. 3. Osmosis. 4. Fenómenos de superficie. 5. Hemodinámica I. 6. Hemodinámica II. 7....

FISIOLOGÍA HUMANA Sandra Comino Fernandez 1º MEDICINA  ÍNDICE 1. La fisiología como ciencia integradora. Homeostasis. 2. Agua y disoluciones. 3. Osmosis. 4. Fenómenos de superficie. 5. Hemodinámica I. 6. Hemodinámica II. 7. Microcirculación. 8. Circulación linfática. 9. Sistema de transporte. 10. Sistema nervioso autónomo. 11. Corazón. Ciclo cardíaco. 12. Corazón. Fisiología miocito. 13. Corazón. Regulación del gasto cardíaco. 14. Vasos. Musculo liso. 15. Vasos. Endotelio. 16. Hemodinámica. Regulación presión arterial. 17. Aparato respiratorio. 18. Aparato renal. 1 TEMA 1. LA FISIOLOGÍA COMO CIENCIA INTEGRADORA. HOMEOSTASIS CONCEPTO DE FISIOLOGÍA General: El estudio del organismo y sus partes desde un punto de vista funcional. Humana: El estudio de los distintos órganos y sistemas que componen el cuerpo humano, así como la interrelación de los mismos y sus sistemas de control. El ser vivo es un sistema abierto, disipativo, autoorganizado gracias a la energía emergente de sus subsistemas. Además, debe ser capaz de reproducirse, mutar y reproducir sus mutaciones. Los sistemas no existen en la naturaleza sino en la mente de quienes los estudian. El enfoque teleológico analiza el porqué del proceso. Explica la razón por la cual los eritrocitos transportan oxígeno, pero no dice nada sobre como lo hacen. Los procesos fisiológicos son el cómo de un sistema. El enfoque mecanicista de la fisiología examina los procesos, explicando como ocurren. La fisiología tiene una función integradora. “Mientras que el conocimiento de las partes es necesario, no es suficiente, ya que necesitamos conocer también las reglas de asociación e integración”. Stanley Schultz, 1996. La fisiología ocupa un lugar central en la ciencia médica, porque, aparte de sus contenidos, estructura el pensamiento médico. La práctica de este tipo de razonamiento genera la habilidad para leer e interpretar la realidad. El líquido extracelular o medio interno es el medio que rodea a las células y se renueva por la sangre circulante mediante difusión a través de las paredes capilares. Las células son capaces de vivir y realizar sus funciones especiales siempre que este medio disponga de las concentraciones apropiadas de electrolitos, pH y nutrientes. HOMEOSTASIS El precepto central de la fisiología humana es la homeostasis, el mantenimiento del medio interno relativamente estable. Todos los órganos de la economía realizan funciones que colaboran en el mantenimiento de estas condiciones casi constantes (mantenimiento de la homeostasis). Cada célula se beneficia de la homeostasis y a la vez contribuye a mantenerla. El estudio de la Fisiología está dedicado a analizar la forma en que cada tejido u órgano participa en la homeostasis. Cada uno de los órganos presentan su morfología en relación a su actividad, ya que cada uno de ellos es capaz de trabajar a favor de la homeostasis. El sistema nervioso y el sistema endocrino trabajan de manera interconectada, y son los sistemas reguladores del organismo. El aparato circulatorio mantiene la homeostasis, renovando el medio interno, ya que pone en contacto los distintos órganos de la anatomía. 2  El aparato respiratorio, está en conexión con el exterior intercambiando los gases (sale el CO2 y entra el O2). El aparato digestivo se encuentra también en conexión con el exterior. A partir de él, entran los alimentos, se lleva a cabo la digestión y son eliminados los productos de desecho. El intestino especialmente desempeña un papel muy importante en la fisiología. El aparato urinario es el responsable de la limpieza de la sangre y la eliminación de los productos de desecho (riñón e hígado). El sistema inmune defiende al organismo de los elementos indeseables, bacterias, virus… El sistema tegumentario es la separación que existe entre nuestro organismo y el exterior. Ambos, tanto el sistema inmune como el sistema tegumentario nos protege del entorno que puede ser desfavorable en muchas circunstancias. El sistema musculo-esquelético, sirve esencialmente para buscar la felicidad y huir del dolor, nos permite el movimiento, facilita la reproducción y la continuidad de la especie. El aparato reproductor es fundamental para el mantenimiento de la especie. *La proteína klotho es la encargada de la activación del hipocampo, activando la neurogénesis. Tiene una gran importancia, tal que a las personas que enferman les bajan los niveles de klotho del organismo, de hecho, las enfermedades aceleran el envejecimiento. FEET-PACK O RETROALIMENTACIÓN - ↑CO2-↑ Ventilación- ↓ CO2 RETROALIMENTACIÓN + Estiramiento del cuello del útero, contracción del cuerpo, círculos viciosos patológicos (hipertensión- lesión endotelial). Feet-back negativo. Cuando existe una acumulación del producto generado, el sistema deja de funcionar, porque el producto posee la capacidad de inhibir la enzima. De tal manera, que si falta producto se activa y si sobra producto se inhibe. En fisiología la mayoría de las retroalimentaciones por no decir todas son feet-back negativos. 3  Feet-back positivo. En las enfermedades las enzimas o el sistema pierden la capacidad de regulación o hay un feet-back positivo. El único feet-back positivo en fisiología es la contracción uterina. Al contraerse el útero, se produce un estiramiento del cuello del útero que a su vez crea unos reflejos que hace que el útero se contraiga con mayor fuerza. En fisiopatología o enfermedad son todos negatinos. La hipertensión provoca lesiones en el hepitelio, lo que potencia a su vez la acción de los vasos constrictores por lo que sube aún más la presión. Las enfermedades pueden dividirse en dos grupos: Origen interno por defecto de algún sistema fisiológico. o Crecimiento anormal y descontrolado de las células (tumores). o Anticuerpos (enfermedades autoinmunes). Cualquier alteración del sistema inmune puede conducir al reconocimiento como extraño de elementos propios del organimo. o Problemas hereditarios. Dotación genética más o menos favorable, a lo que también se le suma el efecto del medio ambiente. o Apoptosis prematura. Klotho, sirtuina. Origen externo. o Tóxicos. o Traumatismos físicos y psíquicos. o Virus, bacterias, parásitos. Las variables que definen la normalidad del estado homeostático varían según las etapas de la vida, sexo, grado de actividad física, ritmo circadiano, época del año, temperatura, estado educacional-cultural y psíquico. La fisiología normal no es la que nos mantiene en un valor fijo estable sino la que varía de acuerdo con las circunstancias. Lo que llamamos estado de salud es la flexibilidad de estas variables para adaptarse al medio. El estado de salud implica la presencia de una variación intrínseca en la mayoría de los sistemas fisiológicos. Los estados patológicos se asocian con una tendencia a fijar los valores de las variables (regularidad mayor). TEMA 2. AGUA Y DISOLUCIONES ¿Por qué los organismos vivos son absolutamente dependientes del agua? El agua es el disolvente omnipresente en las células. Es el medio donde se desarrollan las reacciones metabólicas. La configuración espacial de proteínas, ácidos nucleicos y estructura de las membranas biológicas depende de la interacción con el agua. El fenómeno de ionización y su participación en las reacciones ácido-base son decisivas para la función de las proteínas y ácidos nucleicos. 4 El agua es una molécula simétrica. Parece como si el átomo de oxígeno se ubicase en el centro de un tetraedro, mientras que los dos pares de electrones sin compartir y los dos átomos de hidrógeno apuntarían a los vértices. El enlace O-H está polarizado. Se produce un dipolo cuyo polo negativo apunta al átomo de oxígeno y el positivo a la bisectriz del ángulo formado por los enlaces H-O-H. La interacción entre el átomo de hidrógeno ligeramente positivo y el átomo de oxígeno ligeramente negativo de otra molécula de agua produce una atracción dipolo-dipolo denominada puente o enlace de hidrógeno. Una molécula de agua puede formar un máximo de cuatro puentes de hidrógeno. Los puentes de hidrógeno son unas uniones relativamente débiles pero que juega un papel biológico importante ya que son los responsables de las propiedades del agua líquida y de su elevado calor latente de vaporización. Estos puentes de hidrógeno puede establecerlos con aminoácidos, proteínas e incluso con otras moléculas de agua. Puente de hidrógeno PROPIEDADES DEL AGUA LÍQUIDA Las moléculas de agua en estado líquido forman una extensa malla, mantenida por puentes de hidrógeno, con agrupamientos oscilantes en continua ruptura y formación. Su elevado punto de ebullición permite que el agua sea líquida en la mayor parte de la superficie terrestre. El gran aporte calorífico que requiere el proceso de vaporización se debe a la necesidad de romper los puentes de hidrógeno que mantienen unidas las distintas moléculas de agua. El calor de vaporización del agua es de 100º C. La densidad del agua aumenta cuando se enfría hasta 4ºC, pero a temperaturas inferiores la densidad del agua decrece. El hielo es un entramado abierto, mantenido por enlaces de 5  hidrógeno, cuya densidad es menor que la del agua líquida. El hielo flota sobre el agua líquida y se congela desde la superficie hacia el fondo, como consecuencia de esta propiedad que posee el agua, esto permite la existencia de vida debajo del hielo en los climas fríos y océanos. EL AGUA COMO DISOLVENTE Los compuestos iónicos son solubles en agua porque la atracción entre los iones positivos y negativos con las moléculas de agua es superior a la atracción mutua entre los iones de carga contraria. Las sustancias apolares son insolubles en agua porque las interacciones agua-agua son más fuertes que las interacciones agua-hidrocarburo. El agua se disocia parcialmente en sus iones, siendo la concentración de H+, 10-7 M y de OH-, 10-7 M. SIGNIFICACIÓN FUNCIONAL DE LAS PROPIEDADES DEL AGUA. Es el disolvente general del organismo. Elevada conductividad térmica. El agua es capaz de trasmitir el calor de manera relativamente fácil. Así, si en una determinada parte del cuerpo existe más calor, subirá la actividad metabólica y gracias a que tenemos un gran contenido de agua, este calor se podrá repartir o difundir por las distintas partes del cuerpo, evitando que esta elevada temperatura pueda llegar a producir la desnaturalización de enzimas. Elevado calor específico. El calor específico es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una unidad de masa de una sustancia en un grado de temperatura. Lo que permite que, aunque aumente el calor no se eleve considerablemente la temperatura del organismo. Alto calor latente de vaporización. Son necesarios 100º. La tensión superficial del agua es la más alta después del mercurio. La tensión que existe en una superficie líquida (en la interfase agua-aire) debido a que los enlaces de hidrógeno de las moléculas de agua son enlaces con una elevada cantidad de energía. Esta propiedad tiene importancia para que el agua circule por los capilares, es decir, para los fenómenos de capilaridad. Su constante dieléctrica es muy elevada. SOLUCIONES Las sustancias hidrófilas de bajo peso molecular forman disoluciones verdaderas con el agua (Na+, Cl-, K+, glucosa…). Son mezclas homogéneas, sin grumos. Las sustancias hidrófilas de gran peso molecular forman disoluciones coloidales (albúmina, polisacáridos…). Las grandes partículas hidrófilas forman suspensiones (glóbulos rojos…). 6 MEMBRANAS Impermeables. No son atravesadas ni por el disolvente ni por los solutos. Ej. La piel. Semipermeables. Las atraviesan libremente el agua (disolvente), pero no los solutos. Ej. Pergamino y las membranas celulares. Dialíticas. Permeables al agua y solutos verdaderos, pero no las atraviesan los coloides. Ej. Celofán y endotelio capilar. Permeables. Permiten el paso de disoluciones verdaderas y coloidales no las dispersiones groseras (son aquellas en las que el tamaño de sus partículas es exagerado y se observan a simple vista). Ej. Papel de filtro húmedo. Las membranas biológicas no encajan completamente en ninguna de ellas, porque poseen el fenómeno de permeabilidad selectiva dependiendo de las condiciones metabólicas, siendo por lo tanto susceptibles de regular su porosidad y por lo tanto permeabilidad. ÓSMOSIS La ósmosis es el flujo de agua a través de una membrana semipermeable desde el compartimento de menor concentración de soluto al de mayor concentración. Una solución es hipertónica con respecto a otra cuando contiene mayor concentración de soluto. Una solución es hipotónica con respecto a otra cuando contiene menor concentración de soluto. Una solución es isotónica con respecto a otra cuando contiene igual concentración de soluto. Los líquidos que se administran por vía IV deben ser isosmóticos para no provocar variaciones en el volumen celular. Una solución es isotónica si al colocar una célula en ella no se desarrollan fuerzas osmóticas a través de su membrana. Las células no se hinchan ni se retraen cuando se introducen en ella. Ej. Cl-Na al 0,9% y glucosa al 5% son soluciones isotónicas. Cuando el medio externo celular es hipertónico respecto del medio interno. La concentración de sustancias osmóticamente activas es mayor que en la célula, se produce una fuerza osmótica que hace que el agua fluya de la célula a la solución, reduciéndose el volumen celular. Cuando el medio externo celular es hipotónico respecto del medio interno. La concentración de sustancias osmóticamente activas es menor que en la célula, se produce una fuerza osmótica que hace que el agua fluya de la solución a la célula hasta que se equiparan las concentraciones, aumentando el volumen celular. 7 PRESIÓN OSMÓTICA La presión osmótica es la presión que hay que aplicar para contrarrestar el flujo de agua. 19,3 mmHg para una solución de 1 mOsm/l. Como se puede apreciar en la figura anterior. Se dispone de dos compartimentos uno con disolvente (agua) (compartimento B) separado de otro compartimento (A), por una membrana semipermeable. que contiene partículas osmóticamente activas, que atraen el disolvente del compartimento B. Como se puede leer arriba, la presión osmótica se define como la presión que hay que aplicar para contrarrestar el flujo de agua. Como se puede deducir esta será mayor cuantas más partículas osmóticamente activas contenga el compartimento A. La medida de la concentración utilizada para medir el número total de partículas de un soluto en una solución es el osmol (número de moles de partículas osmóticamente activas). 1 mol= (n) osmol; (n= partículas al disociarse la molécula). Glucosa: 1mol=1osmol ClNa: 1mol=2osmol Osmolalidad, cuando la concentración se expresa en osmoles por kilogramo de agua. Osmolaridad, cuando se expresa en osmoles por litro de solución. COLOIDES Cuando las partículas de soluto son considerablemente más grandes que las del disolvente. El 90% de la materia viva está en forma coloidal. Según la constitución química diferenciamos dos grupos de disoluciones coloidales: Los suspensoides se mantienen en dispersión ante todo por la influencia de sus cargas eléctricas, es decir que presentan un factor de estabilidad: el grado de hidratación. En los emulsoides, sus dos agentes o factores de estabilidad son la carga eléctrica y capacidad de hidratación de las partículas (-OH, NH2, etc.). La imbibición se define como la avidez del coloide por el agua. Por su parte, la presión de imbibición es la presión necesaria para impedir el aumento de volumen del gel al hidratarse. EQUILIBRIO DE MEMBRANA (GIBBS -DONNAN) Los coloides pueden establecer el equilibrio de membrana (Gibbs-Donnan), que juega un papel muy importante, determinando la presión oncótica de los coloides, de gran trascendencia en la hemodinámica capilar. Para analizar el equilibrio de membrana se dispone de dos compartimentos separados por una membrana dialítica (permite el paso del disolvente y de los cristaloides, no de los coloides). En 8 el compartimento A hay un anión coloidal no difusible (ión proteinato Pr-). El volumen inicial es el mismo en ambos compartimentos. Vamos a analizar la concentración de los iones al inicio y al final, una vez establecido el equilibrio de membrana, así como los factores que determinan el movimiento de los iones. INICIO Na+, está en equilibrio de concentración (100 mmol) y eléctrico. Cl-, está en equilibrio eléctrico, pero no de concentración (no hay Cl- en el compartimento A), por tanto, tenderá a pasar al compartimento A, pero no se igualarán las concentraciones (50 mmol en cada lado) porque el proteinato ejerce efecto repulsivo por tener carga negativa. Pr-, no puede difundir por el tipo de membrana. EQUILIBRIO El cloruro pasa del compartimento B al A (33 mmol) a favor de gradiente de concentración, el cual es acompañado por Na+ para mantener la electro-neutralidad de los componentes en cada compartimento. Esto determina que “la suma total de iones es mayor en el lado del anión coloidal no difusible” lo que ejerce un efecto de retención de líquido (mayor volumen compartimento A). La presencia de proteínas en la sangre -especialmente la albumina- mantiene el agua dentro de los capilares porque se establece el equilibrio de membrana dialítica (permite el paso de agua y solutos verdaderos), entre otros factores. 266 mmol/l. *Si la proteína no tuviera carga. No existiría un gradiente eléctrico o de concentración que moviera el sodio. En cuanto al cloruro habría 50 mmol/l en el A y 50 en el B. A= 100 Na, 100 proteinato y 50 de cloruro=250 mmol/l. B= 100 Na y 50 cloruro. La suma de aniones es igual a la suma de cationes en cada compartimento. La suma total de iones es mayor en el lado del anión coloidal no difusible. PRESIÓN ONCÓTICA En la figura siguiente se representan gráficamente los componentes de la presión oncótica de los coloides, que depende de los tres componentes descritos a continuación. 9 La presión ejercida por las partículas coloidales no difusibles es la presión oncótica. La presión oncótica de un coloide resulta de tres sumandos: Presión osmótica, proporcional al nº de partículas de coloide. Presión de hidratación. Atracción de agua por el carácter hidrófilo del suspensoide. Presión por exceso de iones. Presión osmótica correspondiente al exceso de iones producido por el equilibrio de membrana (emulsoide). La presión oncótica del plasma sanguíneo (πp) es de 25 mmHg, correspondientes a una concentración total de proteínas de 7 g/dl (albúmina 4 g/dl, PM 69.000 + globulinas 3 g/dl PM 150.000). FENÓMENOS DE SUPERFICIE TENSIÓN SUPERFICIAL Esta propiedad de los líquidos es efecto de la fuerza con que se atraen mutuamente las moléculas. Esta fuerza de cohesión tiende a impedir el paso de líquido a gas y tiende a la mínima superficie libre. El agua presenta una elevada tensión superficial debido a la atracción de las moléculas entre sí por los puentes de hidrógeno. La tensión superficial de un líquido se modifica por las sustancias disueltas. Los compuestos polares aumentan la tensión superficial del agua porque aumenta la fuerza de cohesión. Los compuestos apolares se acumulan en la superficie aumentando la distancia entre las moléculas acuosas, disminuyendo el efecto de cohesión y reducen la tensión superficial. Los detergentes reducen la tensión superficial porque se interponen entre las moléculas de disolvente (entre las moléculas de H2O-puentes de H- o entre las del H2O y la sal). BALANCE HÍDRICO La homeostasis requiere que haya un equilibrio entre la ingesta y eliminación de agua. La cantidad total y la composición de los líquidos corporales se mantienen relativamente constantes en la mayoría de las situaciones fisiológicas, tal como requiere la homeostasis. Sin embargo, algunos de los problemas más importantes en medicina clínica derivan de alteraciones en estos sistemas de control. 10 VIAS DE INCORPORACIÓN Y ELIMINACIÓN DE AGUA DIFERENCIAS ENTRE EL PORCENTAJE DE AGUA EN RELACIÓN A LA EDAD Y SEXO. Como se puede apreciar en la tabla, el contenido de agua en la mujer se reduce desde la adolescencia en adelante, debido a una mayor cantidad de grasa inducida por las hormonas femeninas (estrógenos). COMPARTIMENTOS ACUOSOS DEL ORGANISMO El agua se distribuye en los diferentes compartimentos que aparecen en el esquema. El espacio transcelular representa acúmulos de líquido en diferentes partes del organismo como los que aparecen en el esquema a los que se puede añadir los líquidos de las cámaras del ojo o el líquido sinovial en las articulaciones. Intracelular o Líquido intersticial. Extracelular o Plasma. AGUA o Linfa. TOTAL o Líquido cefalorraquídeo. Transcelular o Líquido pleural. o Etcétera. 11  En el siguiente esquema se representa como se puede calcular de forma aproximada los volúmenes de líquido en los diferentes compartimentos. Comunicación del cuerpo con el riñón a través del líquido extracelular. Aquí debajo se exponen los cálculos correspondientes a una persona de 70 kilos, en cuanto a los compartimentos acuosos del organismo. En la siguiente tabla se recopilan los valores de los iones más representativos a nivel intra- y extracelular. Es importante destacar por ahora que el sodio está más alto fuera de la célula que dentro y con el potasio ocurre lo contrario. También es de destacar que el calcio intracelular es muy bajo respecto al exterior, actuando como vía de activación celular cuando aumentan sus niveles. El calcio es un segundo mensajero para la acción hormonal, contracción muscular y otras acciones celulares. El calcio pone a la célula a trabajar. 12 EFECTOS DE LA ADICIÓN DE SOLUCIONES SALINAS. En el siguiente apartado se analizan los efectos sobre la osmolaridad, volumen intracelular y extracelular cuando se le suministran sueros de diferente concentración a un individuo. OSMOLARIDAD Isotónica. No variará la osmolaridad y no se producirá ósmosis a través de las membranas celulares. Se producirá un aumento del volumen de líquido extracelular ya que el cloruro sódico permanece en el medio extracelular. Hipertónica. Aumenta la osmolaridad y se producirá ósmosis de agua desde el interior de las células al medio extracelular. Se producirá un aumento del volumen de líquido extracelular mayor que el que se añadió, una disminución del volumen intracelular y un aumento de la osmolaridad fuera y dentro de las células. Hipotónica. La osmolaridad se reduce en el espacio extracelular. Osmosis hacia las células hasta compensar los medios extra- e intracelular. Aumenta el volumen extra- e intracelular, aunque el aumento es mayor en el líquido intracelular. MECANISMOS REGULADORES DEL VOLUMEN CELULAR. En la figura de los glóbulos rojos, al principio del tema, pudimos observar que cuando estos se someten a soluciones hipotónicas aumentan de volumen; y si es a soluciones hipertónicas disminuyen de volumen. Las células tienen mecanismos para paliar estos efectos y que los cambios de volumen no afecten a la integridad de las mismas. Los mecanismos funcionan de la siguiente manera: Si la célula es sometida a medio hipotónico se ponen en marcha mecanismos de expulsión de sustancias osmóticamente activas (iones y osmolitos orgánicos), con lo cual no se produce incorporación de agua y no aumenta el volumen. Se elimina potasio que está a muy elevada concentración en el medio intracelular y el cloruro para mantener la electroneutralidad celular. Las vías son: canal de K+ y Cl- y el cotransporte (=dirección) Cl-/K+. Cuando la célula es sometida a un medio hipertónico se produce incorporación de osmolítos orgánicos [Polioles (sorbitol y mioinositol), metilaminas (betaina) y aminoácidos (taurina, glutamina)] y entra el ión extracelular más abundante (el Na+) por varias vías: canal de Na+, + + intercambiador Na -H y por el cotransporte Na+, K+, 2Cl-, que es el más eficaz, ya que incorpora 4 iones por cada movimiento. 13 NIVELES DE OSMOLARIDAD EN LA NEFRONA En casi todos los órganos de la economía y en el plasma la osmolaridad es de alrededor de 300 mOsm. Sin embargo, el riñón tiene un gradiente osmótico creciente de fuera a dentro que va desde 300 a 1200 mOsm, lo que supone que las partes internas de la nefrona están sometidas a una hipertonicidad, que reduciría el volumen celular haciendo inviable su función. Para solventar este problema, dichas células tienen en su interior una gran carga de substancias osmóticamente activas, que le permiten tener un volumen normal, y así funcionar adecuadamente. TEMA 3. HEMODINÁMICA I En este apartado se van a estudiar los procesos físicos implicados en la circulación de la sangre, en el que se recogen los principios básicos de la dinámica de fluidos. La hemodinámica tiene de diferente respecto a la hidrodinámica, que el calibre de los vasos puede cambiar dando lugar a redistribuciones de flujo entre los diferentes, en función de la actividad que se desarrolla. Así si estamos haciendo la digestión va más flujo al intestino, y si estamos haciendo un problema de matemáticas va más sangre al cerebro. Este esquema representa una visión general del aparato circulatorio. Clásicamente, la circulación se inicia con la salida de sangre del ventrículo izquierdo a través de la aorta, que da ramas para todos los órganos de la economía. Llegan los capilares a los diferentes tejidos con sangre de primera mano. 14 La sangre se recoge en las vénulas y de ahí a los grandes trocos venosos. La vena cava superior recoge la sangre por encima del corazón y la inferior de la parte inferior al corazón. Del ventrículo derecho pasa por las arterias pulmonares a los pulmones y regresa de estos por las venas pulmonares a la aurícula izquierda. El sistema arterial se llama de alta presión (120- 80) y el venoso de baja presión (25-10) o de capacitancia, porque alberga el mayor volumen de sangre, como se puede apreciar en el diagrama de quesos de la izquierda. En el diagrama de la derecha se representa la distribución de la resistencia, que es máxima en las arteriolas. ESTRUCTURA DE LA PARED DE LOS VASOS Las arterias se llaman vasos de conducción, porque conducen la sangre a los tejidos, a continuación, se encuentran las arteriolas, que son las que ofrecen la resistencia al paso de la sangre. Después se llega a los capilares, se continua con las vénulas, venas de mediano calibre y final los dos troncos venosos (vena cava inferior y la superior) que desembocan en la aurícula derecha. Los detalles interesantes a destacar de esta figura son: Los grandes troncos arteriales poseen tres capas: adventicia (periférica) donde hay nervios y pequeños vasos (vasos de los vasos), que nutren al propio vaso que no se puede suministrar de la sangre que contiene. La capa media que es músculo liso y el endotelio (capa interna) que juega un papel decisivo en la fisiología cardiovascular. Tapiza todo el aparato cardiovascular Troncos arteriales de mediano calibre. Estructura similar a los grandes trocos arteriales, pero de menos grosor como se puede observar en la figura. Estos vasos están en las extremidades y dotados de una gran capa muscular lo que permite que se puedan doblar sin que se colapsen (siga el flujo a la extremidad cuando doblemos el codo o la rodilla). 15  Las arteriolas tienen músculo liso y endotelio y son las responsables de la resistencia, controlando así el tono vascular del que depende la presión arterial Los capilares solo tienen una capa de endotelio y determinan la permeabilidad vascular. Las vénulas son similares a las arteriolas en el territorio venoso, pero no intervienen en la resistencia. Las venas de mediano calibre tienen válvulas, que permiten el flujo unidireccional de sangre. Los grandes troncos venosos son similares a las arterias, pero las capas son de menor grosor, porque apenas soportan presión. PROPIEDADES DEL ÁRBOL VASCULA R Como se puede apreciar en la figura siguiente el sistema arterial de todo el organismo se puede representar por un árbol cuyo origen es la aorta y las ramas terminales los capilares. El sistema venoso se inicia en los capilares y se termina en las venas cavas que desembocan en la aurícula derecha. Como es obvio el calibre de los vasos arteriales se reduce, pero la sección completa aumenta siendo mínima en la aorta y máxima en los capilares, CALIBRE como ocurriría si seccionamos un árbol del tronco a las últimas ramas. En la parte baja de la figura SECCIÓN se representa el volumen de sangre en cada una de las secciones del aparato circulatorio, apareciendo el mayor volumen en el sistema venoso. Por eso se llama sistema de capacitancia. Se debe a que las venas son muy elásticas y a que cada vena tiene un calibre tres veces el de la arteria correspondiente. Es decir, la arteria renal tiene un calibre 3 veces inferior a la vena renal. PRESIÓN, VELOCIDAD, RESISTENCIA Y SECCIÓN EN EL APARTO CIRCULATORIO. LEY DEL CAUDAL. En la figura siguiente se representan diferentes variables relacionadas con el proceso circulatorio. En la figura de la izquierda se representa la evolución de la presión en el aparato cardiovascular. La presión en el corazón oscila entre 0 (diástole, cuando se está llenando) y 120 en el periodo de expulsión de la sangre (sístole). Se puede apreciar que la presión es la fuerza 16 con la que el corazón impulsa la sangre, que se va gastando al discurrir por el árbol arterial y venoso, llegando a 0 a la aurícula derecha. Debajo se representa la evolución de la velocidad y de la sección. Se puede observar que la velocidad es inversamente proporcional a la sección. LEY DEL CAUDAL La ley del caudal establece que el caudal en el árbol circulatorio permanece constante en todas las secciones del árbol circulatorio. Por tanto, donde aumenta la sección la velocidad es menor y viceversa. Esto determina que la sangre circule de forma rápida en los grandes troncos arteriales y más lenta en los capilares, para que se pueda producir el intercambio de nutrientes con los tejidos. Además, en un diagrama de quesos se representa la distribución de la resistencia en el aparato circulatorio. Se puede observar que la mayor resistencia está en las arteriolas, a pesar de no ser los vasos de menor calibre. PORCENTAJE C= S.v Capilares 27% Arteriolas 47% Venas 7% Arterias 19% Arteriolas Arterias Venas Capilares TEOREMA DE BERNOULLI A continuación, se expone en la fórmula establecida por Daniel Bernoulli sobre la dinámica de fluidos. Es una de las 5 fórmulas que más han influido en el avance de la humanidad. Está incluso relacionada con el hecho de que los aviones puedan volar. Antes de hablar de esta fórmula y su significado hay que describir la ley de Darcy (1856), que descubrió analizando el fluir de las fuentes de Dijon (Francia). Esta ley establece que el flujo que circula por una tubería Q es igual a la diferencia de presión entre el extremo inicial P1 y final P2 dividido por la resistencia de la tubería R. Esto extrapolado a la circulación indica que el flujo es igual a la presión arterial, partido por la resistencia, porque la presión final es cero. Q= (P1- P2) / R; GC= Pa -PVC/ RPT Por tanto, la presión arterial PA es igual al gasto cardiaco (GC) o flujo (cantidad de sangre que bombea el corazón en un minuto) multiplicado por la resistencia periférica total (RPT) ofrecida fundamentalmente por las arteriolas. PVC presión venosa central. Pa= GC x RPT 17 El teorema de Bernoulli (S XVIII) establece que la fuerza electromotriz (EFM) que permite el desplazamiento de un fluido por una tubería dada es igual a la presión del líquido por el volumen del mismo más la masa (m) por la gravedad (g) por la altura (h) si la tubería no está en el plano horizontal, porque si estuviera horizontal no habría diferencia de altura entre el inicio y final de la tubería ni actuaría la fuerza de la gravedad. A esto hay que añadirle otro sumando relacionado con la velocidad de circulación (mv2). Estas variables tienen la siguiente denominación: EMF= P x V + mgh + mv2; (aorta: 95 mmHg, pie: 180 mmHg). EFM: Presión Hidrodinámica. PxV: Presión hidrostática, o presión que ejerce el fluido contra las paredes del vaso. mgh: no cambia. Este apartado tiene interés ante los cambios posturales. mv2: Presión cinemática, presión del fluido en función de la velocidad a la que circula. Por tanto, si la tubería está en un plano horizontal la fórmula sería como sigue: PH= Ph+PC, cuando una aumenta se reduce la otra. En la siguiente figura se ven los cambios de la presión arterial en diferentes partes del cuerpo inducidos por la bipedestación. En posición horizontal la presiónvenosa será similar en la cabeza que en las extremidades superiores. Efectos de la gravedad en arterias y venas. APLICACIÓN PRÁCTICA DEL TEOREMA DE BERNOULLI. EFECTOS HEMODINÁMICOS DE LA PLACA DE ATEROMA. Se representa una tubería central a la que se le mide la presión hidrostática (que se ejerce contra las paredes del vaso) con tubos de registro. Como se puede apreciar, el tubo de registro que alcanza menos altura es el central ubicado en la parte más estrecha de la tubería. 18 Esto se debe a que en esa zona la velocidad es mayor, ya que, según la ley del caudal, si este permanece constante como ocurre en ese tramo de tubería (parte gruesa y delgada) si aumenta la velocidad se reduce la presión hidrostática (Ph). Las consecuencias fisiopatológicas de estas observaciones son de gran trascendencia porque la parte estrecha al recibir menos presión hidrotática, que es la que distiende las paredes del vaso, este tendería a estrecharse cada vez más, e incluso llegar a cerrarse. Este fenómeno ocurre cuando hay una placa de ateroma (acumulo de lípidos y elementos fibrosos en la pared arterial), que obstruye parcialmete la arteria. Esta tendería a cerrarse cada vez mas, provocando una falta de riego en la zona, generando isquemia o infarto, si se produce el cierre total. Cambios de energía y presión relacionados con el diámetro del vaso. - Papel en la arterioesclerosis (placa de ateroma). VISCOSIDAD La viscosidad es la resistencia al desplazamiento de un líquido por rozamiento interno. La unidad es el poise. La viscosidad decrece con la temperatura. Resulta interesante distinguir entre densidad y viscosidad: agua densa, aceite viscoso. La sangre es más viscosa que el agua, por lo que al mismo tiempo y desde dos recipientes distintos, saldrá más agua que sangre. Densidad y viscosidad no es lo mismo. Ejemplo aceite y agua; el agua es más densa que el aceite, pero el aceite es más viscoso que el agua. 19 FLUJO SANGUÍNEO EN GRANDES VASOS Y CAPILARES La sangre circula en los vasos siguiendo un flujo laminar. Son laminas superpuestas de fluido, siendo más veloces las centrales, porque no rozan contra el plano fijo que es la pared vascuar. Así, la mayor velocidad se obtiene en el centro del vaso. Además, la sangre también se organiza, posicionándose en el centro del vaso los elementos formes y en la zona periférica el plasma. Esto impide qiue los elementos formes interaccionen con la pared vascular, impidiendo la formación de agregados. La sangre en los capolares funciona en forma de bolus para lo cual los hematíes deben de doblarse como se ve en la figura, ya que su calibre es mayor que el diámetro del capilar. Cuando hay anomalías genéticas de la membrana del hematie no se puede doblar bien y hay problemas circulatorios. FLUJO LAMINAR Y FLUJO TURBULENTO El flujo sanguíneo en los vasos sanguíneos, en condiciones fisiológicas es laminar similar al fluir del agua en los grandes ríos y no produce ruido. Sin embargo, cuando cambian las circunstancias, que vienen definidas por el número de Reinolds se hace turbulento como en los barrancos, que se generan corrientes de remolino por los obstáculos se hace turbulento y genera ruido, Estos ruidos en el aparato cardiovascular se llaman soplos. NR=ρDv/η ρ (ro) es la densidad de la sangre, D es el diámetro del vaso, ṽ es la velocidad media de la sangre y η (eta) la viscosidad de la sangre. El número de Reynolds disminuye con la viscosidad, por lo que es corriente escuchar soplos en las anemias severas. También escucharemos soplos en caso de estrechamientos de los vasos, como estenosis valvulares o trombos adheridos a grandes venas. 20 VISCOSIDAD RELATIVA La sangre es un líquido no newtoniano. Lo que significa que no es uniforme, como el aceite o el agua, es heterogéneo, ya que contiene los elementos formes: globulos rojos, blancos, plaquetas. La viscosidad relativa se refiere a que cuando medimos la viscosidad de la sangre en un artilugio llamado viscosímetro un nivel de viscosidad más elevado que in vivo en la arteria de la pata de un animal, esto se debe a que en la pata del animal la sangre circula organizada, es decir, los elementos formes van en el centro del vaso y en la periferia el plasma. Por tanto, la viscosidad que medimos es similar al plasma. Si esto no ocurriera la viscosidad sería tan grande que haría falta una elevada presión para hacer circular la sangre, produciéndose daño cardiaco. Cuando la velocidad es poca, la viscosidad está muy alta, y a medida que aumenta la velocidad, la viscosidad se reduce porque los elementos formes están ahora en el centro. Por ello, la sangra ha de tener una velocidad mínima para que su viscosidad sea menor, de tal manera que no haga falta tanta presión para que la sangre circule y no se produzcan agregados, potenciales coágulos que pueden producir embolios, y por lo tanto daños cardiacos La viscosidad es aparente. La viscosidad cambia con el hematocito. Diámetro del vaso (Corrientes axiales, hematíes más veloces que el plasma) VELOCIDAD DEL FLUJO Es muy importante un mínimo de velocidad para que se organice la sangre circulante, sino se dispersan los elementos formes y se pueden producir agregados y después coágulos. Se puede ver esto en la imagen de la entrada de la sangre en el vaso en la figura de la circulación en los vasos y capilares. ESTRÉS DE CIZALLAMIENTO La sangre ejerce una fuerza paralela a la pared del vaso que se denomina estrés de cizallamiento. Esto tiene efectos positivos como la producción del vasodilatador NO o puede producir un efecto devastador desgarrando las capas vasculares, si aumenta mucho. Síntesis de factores endoteliales: NO. Desgarro de las capas vasculares. 21 LEY DE LAPLACE Y TENSIÓN DE LA PARED La ley de Laplace (insigne matemático y físico) establece que la presión distendente del líquido que contiene el vaso (P) es igual a la tensión de la pared (T) dividido por el radio del vaso. La tensión de la pared es la fuerza que se opone a que el vaso se distienda. En el esquema sería la fuerza que impide que el punto A se separe del B. La presión es inversamente proporcional al radio. Las implicaciones fisiológicas de esta ley son: Explica la invulnerabilidad capilar, que significa que el capilar es capaz de aguantar una presión tan alta como 30 mmHg con solo una capa de células, debido a su pequeño radio, mientras que la aorta con muchas capas de células solo aguanta 90 mmHg. Otro fenómeno que explica es porque los aneurismas tienden a estallar debido al aumento de radio a su nivel. Un aneurisma es una dilatación de la pared del vaso. Que pueden ser con todas las capas vasculares o con solo alguna y entonces se llama aneurisma disecante. TEMA 4. HEMODINÁMICA II La ley de Poseuille nos permite establecer las relaciones entre caudal, presión y resistencia en el fluir de un líquido por una tubería. Además, se analizan las variables de las que depende la resistencia al paso del fluido. Todas estas variables son trascendentales para el proceso circulatorio sanguíneo. Como se puede apreciar en la figura. Se dispone de una tubería con un radio (r), con una longitud (L) por la que circula un líquido que posee una presión P1 en el extremo inicial del tubo y una presión P2 en extremo final. El caudal (C) que circula por dicha tubería es directamente proporcional a la diferencia de presión entre el extremo inicial y final (∆P) por π y por el radio a la 4ª potencia e inversamente proporcional a 8 (número constante) por la viscosidad del fluido (η, eta) y por la longitud de la tubería. De esta fórmula se puede extrapolar el valor de la resistencia (R), que es igual a 8 por η por la longitud del tubo (L), dividido por π multiplicado por R4. Desde el punto de vista hemodinámico de los factores que intervienen en la resistencia, no nos interesan la longitud de la tubería, porque la longitud de los vasos no cambia de un momento a otro en los animales ni en humanos. Tampoco nos interesa 8 porque es un número constante. Si son fundamentales: el radio del vaso y la viscosidad. El radio del vaso viene determinado por el tono vascular que depende de la cantidad de vasoconstrictores (aumentan tono) y de vasodilatadores (reducen el tono), que posea el individuo. Esto determina el nivel de presión arterial como después veremos. Al estar elevado a la cuarta potencia, cambios en el radio afectan en gran medida la resistencia. *La presión arterial disminuye, porque la resistencia disminuye si la velocidad disminuye. En las anemias se produce una disminución de presión, ya que se disminuye la velocidad y por lo tanto el número de glóbulos rojos circulantes es inferior. 22  Es muy importante el nivel de viscosidad, que viene generalmente determinado por la cantidad de glóbulos rojos. Así las personas con anemia (reducción de glóbulos rojos) tienen menos viscosidad, menos resistencia y menos presión arterial. Por el contrario, los pacientes con poliglobulia (aumento de glóbulos rojos), presentan aumento de resistencia y de presión arterial. Siguiendo con las fórmulas, el caudal (C) es igual al gradiente de presión (P1-P2) partido por la resistencia (R). El gradiente de presión en animales y humanos se puede reducir solo a la presión inicial (P), ya que la presión final es cero cuando llega la sangre a la aurícula derecha. Finalmente, quedaría que la presión (P) es igual al caudal (C) por la resistencia (R). En términos biológicos, la presión arterial (PA) es igual al Gasto Cardiaco (cantidad de sangre que bombea el corazón en un minuto, también se llama Volumen Minuto) multiplicado por la resistencia periférica total (RP). PA= GC. RP LAS RESISTENCIAS Las resistencias en el organismo se pueden disponer en serie o en paralelo. Después de su estudio, llegaremos a la conclusión que cuando aumenta el número de las mismas dispuestas en serie, aumenta la resistencia total del circuito. Mientras que si aumenta el número de resistencias en paralelo se reduce la resistencia total. Intuitivamente es fácil de entender. En serie significa que ponemos obstáculos al paso del fluido; por tanto, cuanto más obstáculo más resistencia. Sin embargo, en paralelo es como aumentar las puertas de salida del líquido. Sale mejor el agua de una regadera con 20 agujeros que de una que tenga solo 10. RESISTENCIAS EN SERIE En la figura se demuestra que la resistencia total del circuito es igual a la suma de todas las resistencias dispuestas en serie. Se dispone de un circuito que contiene 3 resistencias de igual magnitud, manteniéndose constante el caudal Q, la diferencia de presión entre el extremo inicial y final será igual a la suma de las diferencias entre el extremo inicial y final de cada resistencia (ecuación a). Como el flujo es constante, es el mismo para cada resistencia y se pone de divisor para calcular las diferentes resistencias (resulta la ecuación b). De esta última ecuación se concluye que la resistencia total del circuito (Rt) es igual a la suma de las resistencias individuales (ecuación c). RESISTENCIAS EN PARALELO Se dispone de un circuito con tres resistencias en paralelo de igual magnitud, por las que se hace pasar un flujo total (Qt), que se distribuye entre las 3 resistencias. Con una presión inicial (Pi) y final (Po). El flujo total que circula es igual a la suma de los flujos que atraviesan las 3 resistencias (ecuación a). Si dividimos los flujos por la diferencia de presión inicial y final que es la misma para las 3 resistencias se obtiene la ecuación b, que si la observamos cada componente en el inverso de la resistencia correspondiente (ecuación c). 23 Como las tres resistencias son iguales resulta que la inversa de la resistencia total es igual a 3 partido por una resistencia individual. Lo que quiere decir que cada resistencia individual es mayor que la suma de todas ellas. Un ejemplo ilustrativo de esto es si calculamos la resistencia total del organismo al paso de la sangre RT= 100 /5000= 0,02 que corresponde a la presión arterial partido por el gasto cardiaco. Si se calcula la resistencia del riñón al paso de la sangre sería RRenal=100/600= 0,17. Por tanto la resistencia vascular renal es superior a la resistencia total del organismo. La resistencia al paso de la sangra se reduce en función del número de órganos que este esté regando. La figura siguiente resume los resultados previamente expuestos sobre los dos tipos de resistencias. PRESIONES EN EL SISTEMA ARTERIAL EN LA CIRCULACIÓN SISTÉMICA Es de conocimiento general que el corazón tiene un ciclo de actividad: sístole, donde se produce la expulsión de sangre al sistema arterial; y diástole, periodo de llenado de los ventrículos cardiacos. Cuando se contrae el ventrículo, la sangre se expulsa al sistema arterial alcanzando la presión sistólica (PS) o máxima. A continuación, el ventrículo se relaja y se cierra la válvula semilunar aórtica, decreciendo la presión en el sistema arterial sistémico hasta un mínimo o presión diastólica (PD). Además, se debe de evaluar la presión del pulso (PP), que es la diferencia entre la presión sistólica y diastólica. La presión arterial media (PAM) es la presión promedio en el sistema arterial durante el ciclo cardiaco. Esta se obtiene del cálculo que aparece en la figura. No se puede hacer el promedio entre sistólica y diastólica debido a la forma triangular de la onda de presión. En la siguiente figura se representan los factores que determinan la presión arterial media y la presión del pulso. La presión arterial media por lo expuesto anteriormente ya sabemos que depende del gasto cardiaco y de la resistencia periférica. La presión del pulso depende de los factores que se indican en la figura. 24  o Volumen latido. Cuanto mayor cantidad de sangre se bombee en el latido más subirá la presión sistólica y por tanto mayor diferencia entre la presión sistólica y diastólica. o Compliance arterial (distensibilidad arterial). Cuanto más distensible sea la pared arterial mejor podrá albergar el volumen latido, aumentando menos la presión sistólica. La distensibilidad arterial desciende: - Con la edad, las arterias se hacen más rígidas. - Cuando la presión es alta, cuesta más trabajo introducir el volumen latido en la aorta. - Cuando aumenta la tasa de eyección (número de latidos). No da tiempo a evacuar la sangre y se queda acumulada en los grandes troncos arteriales, aumentando más la presión sistólica al introducir en la aorta el volumen latido. ELASTICIDAD ARTERIAL Los grandes troncos arteriales contienen en su pared elastina (más elástica que la goma) y colágeno que le da consistencia a la pared arterial y permite albergar la sangre con presión sin sufrir una gran deformación. La proporción elastina/colágeno se reduce con la edad aumentando la rigidez de las arterias, típica del envejecimiento. La elasticidad arterial es fundamental para el proceso circulatorio como se va a exponer a continuación. El la figura de la izquierda se representa un recipiente con líquido con una salida en U, en las que se han colocado en una de ellas una salida de vidrio y en la otra un tubito de goma. Marey observó que al abrir y cerrar la llave que controla ambas salidas, el líquido salía de forma intermitente en el tubo de vidrio (rígido) y de forma continua en la salida de goma. Esta observación explica porque la sangre que sale del ventrículo de forma intermitente luego se transforma en un flujo continuo en la circulación sistémica. El proceso que ocurre en los grandes troncos arteriales para esta transformación es como sigue: 25 Cuando el volumen sistólico es expulsado a la aorta, esta, debido a su distensibilidad se dilata, transformando el trabajo cardiaco (W) en energía potencial elástica (EP), la cual durante la diástole se transforma de nuevo en energía cinética para la sangre, volviendo los grandes troncos arteriales a su posición inicial. Si este proceso no ocurriera, con cada latido habría que movilizar no solo el volumen latido, sino toda la sangre, que estaría parada. Esto sería inviable. ONDA PULSO Es una vibración que circula por Evolución de la onda pulso en el sistema arterial las paredes arteriales a la velocidad que se indica en el esquema. Esta cambia de forma en virtud de la edad. Se puede considerar desde un punto vista gráfico con la onda que se produce al tirar una piedra a un estanque. Se genera una onda en la superficie y esta choca contra la pared u vuelve hacia atrás. La Velocidad de la Onda de Pulso aumenta con la edad. Este fenómeno tiene consecuencias sobre la presión arterial. En las personas sanas (b) el retorno de la onda de pulso produce una sobreelevación de presión que coincide con el periodo de diástole. Esto tiene efectos positivos facilitando el riego coronario que como veremos más adelante se produce durante la diástole. En las personas hipertensas y ancianas (c) la onda vuelve más rápidamente debido a la rigidez de la pared arterial. Las consecuencias en este caso son negativas, ya que producen la sobreelevación de presión en la sístole con lo que conlleva un mayor gasto energético para el ventrículo. Si la persona es hipotensa (a) llega más tarde, pero no tiene consecuencias negativas, llega en el periodo diastólico. 26 CIRCULACIÓN VENOSA La circulación venosa, al tener baja presión, se afecta mucho por la fuerza de la gravedad. El retorno de la sangre por encima del corazón llega a la aurícula derecha debido a la fuerza de la gravedad más la presión que queda después de haber salido de los capilares (10 mmHg). El problema es movilizar la sangre venosa de las extremidades inferiores en contra de la gravedad en posición erecta. Para llevar la sangre a la aurícula derecha se requiere el concurso de tres factores: La presión remanente de pasar la sangre por los capilares (10-15 mmHg), la cual nos lleva la sangre venosa hasta la pantorrilla, ya que cada mmHg es equivalente a 1cm de H2O. Esta sangre no retorna debido a la presencia de las válvulas venosa que se pueden apreciar en las próximas figuras (fuerza vis a tergo). La compresión muscular hace circular la sangre por las piernas ayudada por las válvulas; y de esta manera llega la sangre al abdomen. Una vez la sangre en el abdomen, se pone en marcha la bomba toraco- abdominal a consecuencia de la respiración. Se comprime el abdomen y se expande el tórax, creando una presión negativa que lleva la sangre a la aurícula derecha (fuerza vis a tronce). 27 VÁLVULAS VENOSAS Las válvulas determinan la dirección del flujo. Las válvulas venosas combinadas con la contracción del músculo esquelético facilitan el bombeo de sangre hacia el corazón. VARICES Un problema importante de la circulación venosa es el desarrollo de varices (dilataciones venosas), que se pueden trombosar y ulcerar. Las varices es una enfermedad profesional de las personas que están todo el día en bipedestación como los dependientes de comercio. Se producen por aumento de la presión hidrostática a consecuencia de que la contracción muscular no moviliza la sangre, esto determina alejamiento de las valvas de las válvulas, que se hacen insuficientes. TEMA 5. LA MICROCIRCULACIÓN Es la etapa en la que el aparato circulatorio realiza el intercambio de nutrientes y de gases en los tejidos. Los elementos que intervienen en este proceso son los que aparecen en la figura siguiente. Las arteriolas determinan el aporte de sangre a los tejidos mediante cambios en su tono (estado de vasoconstricción o vasodilatación en función de la presencia de factores vasoactivos locales, circulantes y nerviosos). La microcirculación se inicia en la arteriola, continua por los capilares, los cuales poseen esfínteres que en función de la actividad metabólica tisular se abren (aumento de actividad) permitiendo un riego más exhaustivo o se cierran reduciéndose el aporte de sangre. Este proceso se llama ritmo de vasomoción. 28  La constricción o dilatación de los capilares es pasiva, porque no tienen capa muscular. No hay capilares arteriales ni venosos. La densidad capilar depende de la actividad metabólica del tejido. El corazón (actividad contráctil permanente) tiene una gran densidad capilar si se compara con el músculo esquelético. Finalmente, la sangre es recogida por las vénulas. TIPOS DE CAPILARES Como se puede observar en la figura hay diversos tipos de capilares, que aparecen clasificados en orden creciente de permeabilidad. Continuos. Las substancias pasan a través de los espacios intercelulares. Los capilares continuos poseen pericitos (células que rodean al capilar que limitan su permeabilidad). Las substancias pasan por glicocálix (bajo peso molecular) o por el sistema caveolo-vesicular (elevado peso molecular, proteínas). Estos capilares son los menos permeables. Fenestrados (glicocálix y membrana o lámina basal). Por las fenestraciones (pared capilar delgada y permeable) se produce filtración rápida de fluido. Discontinuos (masa o médula ósea, bazo, hígado). Son los más permeables, presentando ausencia de pared capilar en algunos tramos. Se pueden incluso filtrar las células. En la figura se representan las posibles vías que utilizan los diferentes elementos para atravesar la pared capilar en función de su tamaño y liposolubilidad. 29  Canal trans-endotelial Vía fenestral Espacios endoteliales de Aguaporinas inflamación Grandes solutos lipofóbicos En la siguiente figura de nuevo se recogen las diferentes vías de paso de las substancias; y la ley que regula la velocidad de difusión de las substancias o gases, también llamada ley de Fick. VD = velocidad de difusión. S = superficie por la que se produce la difusión. s= solubilidad de la substancia o gas en el medio de difusión. ΔC = gradiente de concentración entre el interior y exterior del capilar cuando sea una substancia. Gradiente de presión parcial si es un gas. d = distancia a recorrer. √M = la raiz cuadrada del peso molecular de la substancia a difundir. S. s. ΔC VD= d. √𝑀 Las variables que nos interesan desde el punto de vista fisiológico tanto si se trata de substancias disueltas como de gases son: La superficie o área de difusión. El gradiente de concentración o la diferencia de presión parcial en los gases. La distancia a recorrer. La permeabilidad capilar no es estática. Al ser los capilares membranas biológicas la permeabilidad varía en función de las substancias presentes en el medio. Puede aumentar de forma extraordinaria en la inflamación, que puede producir incluso separaciones entre las células endoteliales capilares. 30 REGULACIÓN FISIOLÓGICA DEL INTERCAMBIO FACTORES QUE AFECTAN AL INTERCAMBIO Reclutamiento capilar. Consiste en que se abre mayor número de capilares, lo cual facilita el intercambio. Gradiente de concentración tisular. Cuanta más diferencia haya entre la concentración en sangre respecto al tejido de las substancias nutritivas o de desecho, mayor será el intercambio. Flujo sanguíneo. Se produce un aumento de permeabilidad en respuesta al incremento de flujo, ya que se libera el óxido nítrico del endotelio capilar. LA BARRERA HEMATOENCEFÁLICA Es una barrera que existe entre los capilares y el tejido noble del sistema nervioso. Es un concepto funcional que indica que los capilares cerebrales son muy restrictivos respecto a la difusión de substancias de la sangre, así permite que cambios en la concentración de iones o substancias en la sangre no afecten de forma directa al cerebro, protegiendo así a las neuronas. Esto es posible gracias a las características que se describen a continuación: Los astrocitos rodean el 80 % del capilar, limitando su permeabilidad. Los capilares del sistema nervioso son permeables a agentes liposolubles (O2, CO2, anestésicos). Impermeables a agentes lipidoinsolubles: sales, glucosa, aminoácidos (aa). Presentan difusión facilitada para glucosa GLUT 1 y aa. Para que pase la glucosa se necesita un transportador específico en el cerebro que se denomina GLUT 1. Transporte activo de iones (K+). FUNCIONES Protección de los circuitos neuronales de interferencias plasmáticas. Para que el plasma no afecte a la actividad neuronal. Mantener controlado el pH y la concentración de K+. Prevenir el lavado de neurotransmisores. LAS 7 VENTANAS DE LA BARRERA HEMATOENCEFÁLICA Lugares por donde los solutos del plasma acceden a los receptores intracerebrales, ya que la barrera hematoencefálica posee unas ventanas o espacios. Son siete lugares del cerebro por donde la permeabilidad de la barrera es menos selectiva y permite de conexión del sistema nervioso central con los agentes humorales circulantes, como péptidos vasoactivos, hormonas, agentes osmóticamente activos, etc. Esto permite que el sistema nervioso central tenga información de cómo está la situación en la sangre. LUGARES POR DONDE LOS SOLUTOS DEL PLASMA ACCEDEN A RECEPTORES INTRACEREBRALES ClNa (cloruro sódico) actúan en los capilares fenestrados, sobre los osmorreceptores, muy sensibles a la osmolaridad, estos se encuentran cercanos al epitálamo. Como ocurre en el caso de la lámina terminalis y órgano subfornical. 31  Angiotensina II, actúa en el órgano subfornical, donde se ubica el centro de la sed. Angiotensina II, actúa en el área postrema, con neuronas presimpáticas. Eméticos y antieméticos, actúan en el centro del vómito, libre de barrera hematoencefálica. FLUJO TRANSCAPILAR DE LÍQUIDOS En la próxima figura se representan de nuevo los elementos de la microcirculación. Se puede apreciar que la sangre puede seguir diferentes recorridos, que escogerá en función de la actividad metabólica tisular. Puede circular por: Canal preferencial o metarteriola de comunicación arteriovenosa en situaciones de escasa actividad tisular. Lecho capilar propiamente dicho, de los cuales algunos poseen esfínteres precapilares para distribuir el flujo de acuerdo a las necesidades. El flujo transcapilar consiste en el fenómeno que se puede observar en la siguiente figura. En el extremo arterial del capilar se produce una filtración (paso de sustancias o líquido desde la luz del capilar) al espacio intersticial. Esta filtración decrece a medida que nos acercamos a la mitad del capilar, donde no existe una filtración. En ese momento se inicia un proceso de reabsorción o absorción (el líquido o sustancias del espacio intersticial pasa a la luz del capilar [a la sangre]) que llega a ser máximo en el extremo final del capilar (parte venosa). Todo el proceso de filtración y reabsorción está regido por las fuerzas de Starling, que se describen a continuación; y posteriormente pondremos a funcionar en los extremos arterial y venoso del capilar. 32 FUERZAS DE STARLING Presión capilar es la presión con la que entra y discurre la sangre por el capilar. Inicialmente es de 35 mmHg y al final del capilar es de 15 mmHg (PC= 35-15 mmHg). Por lo tanto, en el discurrir de la sangre por el capilar se pierde una presión de 20 mmHg. o Cae 1,5 mmHg por cada 100 µm. o Depende de la resistencia pre y postcapilar. Facilita la salida del fluido del capilar al espacio intersticial. Presión coloidosmótica/oncótica del plasma depende de la concentración de proteínas en el plasma (POP=25 mmHg) en la que la albúmina se lleva el mayor porcentaje. En el efecto oncótico de las proteínas, se establece el equilibrio de Gibss-Donnan debido a la carga eléctrica de las proteínas. o 65-80 g prot/l. La albúmina genera 2/3 de POP presión oncótica del plasma. o Cargas negativas (CL-; Gibss-Donnan); las cargas negativas ejercen 1/3 del efecto oncótico. Por lo tanto, las proteínas del plasma son emulsoides. o Si aumenta la concentración de proteínas La presión oncótica, es la fuerza de (120 g) aumenta la viscosidad de la succión de agua que hacen las proteínas. sangre, que aumenta la resistencia y la Cuando las proteínas se encuentran diluidas chupan menos agua. presión arterial. Facilita la retención del líquido dentro del vaso. Presión oncótica intersticial es la que ejercen las proteínas del espacio intersticial (POI= 8 mmHg). Es menor que la del plasma porque la concentración de proteínas es más baja (20-30 g prot/l). Efecto de la magnitud del fluido. Esta presión facilitaría la salida del fluido. Presión hidrostática intersticial es la presión que ejerce el líquido del espacio intersticial. Puede ser positiva o negativa dependiendo de lo embebido de líquido que esté el espacio intersticial (PHT; +/-). No tiene un valor uniforme y es tejido dependiente. o Si es + impediría la salida del fluido al espacio intersticial, por ejemplo, en el riñón. o Si es – favorecería la salida del líquido. PRESIÓN INTERSTICIAL Y NATURALEZA DEL INTERSTICIO El intersticio está constituido por un biopolímero que contiene ácido hialurónico, proteoglicanos y colágeno, que constituyen la matriz intersticial. El biopolímero. No es acumulación de líquido y tiene estructura bioquímica compleja. Naturaleza gelatinosa. o Las células están insertas en esa gelatina. o Previene el flujo de agua a las partes declives, ya que la retiene el líquido en su posición (en el espacio intersticial). Si no fuera así, al ponerse en pie el agua pasaría al final de las extremidades inferiores de manera violenta. A pesar de todo, se desplazan de 700 a 800 ml de líquido a las partes declives al pasar a la postura erecta. Acción de los fibroblastos. Son las células que generan los componentes del espacio intersticial, también tienen la acción de cicatrización. Ya conocemos las fuerzas de Starling y sus valores. Ahora vamos a definir su acción en el flujo transcapilar de líquidos en ambos extremos del capilar. 33 EXTREMO ARTERIAL (INICIAL) Presión capilar: facilita la salida de fluido y su valor es alrededor de 35 mmHg. Presión oncótica del plasma: impide la salida de fluido, favorece la entrada y su valor es de 25 mmHg. Presión oncótica tisular: facilita la salida de fluido y su valor es de 8 mmHg. Presión hidrostática tisular: puede ser positiva o negativa. Si es positiva impide la salida de fluido y si es negativa ejerce efecto de succión y por tanto facilitaría la salida del fluido. Para no entrar en problemas si es positiva o negativa no la vamos a considerar. El efecto de la suma de las presiones en el extremo arterial sería: PC (35) + POI (8) – POP (25). Por tanto, habría una presión favorable para la salida de fluido de 18 mmHg, como indica la flecha verde del esquema. EN EL EXTREMO VENOSO En el extremo venoso sería: PC (15) + POI (8) – POP (25). Por tanto, habría una presión favorable para la incorporación de fluido al capilar de 2 mmHg. Serían más de 2 mmHg, ya que la presión oncótica del plasma aumenta a medida que el plasma va perdiendo líquido, al discurrir por el capilar (se van concentrando las proteínas). Igualmente, la presión hidrostática intersticial va aumentando (se va haciendo más positiva) por el paso de líquido al espacio intersticial, en el extremo venoso del capilar facilitaría la incorporación del fluido al espacio intersticial. *Al pasar el líquido al espacio intersticial, la presión hidrostática tisular (cantidad de líquido en el espacio intersticial) aumenta porque aumenta el líquido en el espacio intersticial. La presión oncótica tisular se reduce ya que hay menor concentración de las proteínas al final del capilar (las proteínas están más diluidas), al pasar líquido al espacio intersticial, las proteínas se diluyen, aumenta el líquido y hay más presión. Finalmente, es de destacar que sale más fluido que entra en los capilares. Exceso que es recogido por los vasos linfáticos. La presión oncótica del plasma siempre va a predisponer a que haya un paso de líquido desde el espacio intersticial hacia la sangre, es decir, que haya reabsorción. La presión oncótica del líquido intersticial siempre predispondrá el paso del líquido desde el plasma al espacio intersticial (filtración). Respecto del capilar, por lo tanto, en el extremo arterial la presión oncótica intersticial sumada con la presión capilar es mayor que la presión oncótica del plasma lo que quiere decir que favorece la filtración. Mientras que en el extremo venoso ocurre lo contrario, y se favorece la reabsorción. 34 TEMA 6. CIRCULACIÓN LINFÁTICA En esta nueva imagen de la microcirculación aparecen unos vasos amarillos en forma de dedo de guante que son los capilares linfáticos. Estos vasos son los encargados de recoger el exceso de líquido o fluido que se produce en el balance positivo de salida hacia el espacio intersticial. Estos capilares están con las bocas abiertas recogiendo dicho líquido. Se filtran 4000 L/día, generándose 8L de fluido intersticial. Ello supone un reservorio para el compartimento plasmático. En la siguiente imagen hay una visión ampliada de la terminal linfática. Para entender el mecanismo de captación del fluido intersticial es como si cogiéramos un chupete entre los dedos. De tal manera que si aumenta la presión intersticial la terminal del chupete se comprime facilitando la incorporación de fluido al capilar linfático, ya que la sujeción del mismo es rígida y entraría el fluido por la deformación de la parte redondeada y debido a que la presión en el capilar linfático es negativa. Se permite la entrada del líquido, pero a su vez se impide la salida, pues el propio líquido que ya hay dentro comprime el terminal. En la siguiente figura se representa la circulación linfática. Se produce una salida de fluido al espacio intersticial desde el capilar sanguíneo, el líquido que ha entrado por la terminal anteriormente descrita pasa al vaso linfático colector y de ahí a los vasos linfáticos aferentes, que tienen válvulas, las cuales permiten el flujo en una única dirección, de manera que dirigen el fluido a los ganglios linfáticos, y de ahí pasa al vaso linfático eferente. Así toda la linfa es recogida en el conducto torácico; y de ahí desemboca en la vena subclavia mezclándose con la sangre venosa. En los ganglios linfáticos se encuentran glóbulos blancos, con actividad inmunitaria, que al llegar los elementos extraños se produce una respuesta inmunitaria con la liberación de citoquinas, las cuales son unos agentes inflamatorios que conducen a la infamación de dichos ganglios linfáticos. 35  En esta figura se ve la circulación linfática. Es de destacar que la gran aglomeración de ganglios linfáticos se produce en las inglés y en las axilas. Estos sitios son los lugares de exploración de la propagación de las infecciones y de las enfermedades tumorales, como en el caso del cáncer de mama. Igualmente se puede observar su convergencia en el conducto torácico. MECANISMOS DE LA CIRCULACIÓN LINFÁTICA La linfa circula propulsada por dos vías: Propulsión extrínseca. Por la motilidad de órganos extrínsecos al vaso linfático en los vasos sin músculo liso en la pared. o Contracción muscular, peristaltismo intestinal, etc. Propulsión intrínseca. El propio vaso linfático posee la capacidad de contraerse ya que tiene músculo liso en la pared. o Regiones marcapasos. Regiones que generan los impulsos motrices. Se genera una actividad nerviosa que lleva a la despolarización de la célula y por lo tanto a la contracción. o Se producen fases de contracción y relajación. o Inervación simpática. Poseen este tipo de inervación con actividad contráctil de la pared del vaso linfático. Ante una hemorragia, por ejemplo, de esta manera al contraerse la pared del vaso linfático aumenta el tono linfático, que al llegar a la vena subclavia contribuye a la recuperación del volumen sanguíneo. COMPOSICIÓN Y ORIGEN DE LA LINFA SE Al conducto torácico llegan de 1-3 L/día de linfa, en condición fisiológica, de manera que la composición de la linfa que llega es heterogénea y depende del órgano a partir del cual llegue. Las principales fuentes de linfa son: Hígado 30-50% proteínas. Gastrointestinal 37% lípidos y proteínas. Riñones 6-11% proteínas. Pulmones 3-15% proteínas. Piernas 0%; aumenta con el ejercicio. Esto es debido a que durante el ejercicio hay un flujo de líquido de los capilares al tejido, pero sin apenas proteínas. Cerebro no tiene sistema linfático. Líquido cefalorraquídeo. 36  Linfa postnodal (linfa después del ganglio). Hay linfocitos que se transforman en células plasmáticas que cuando se produce esta transformación ya se encuentran en actitud de defensa, liberando anticuerpos, siendo capaces de bloquear sustancias tóxicas, pero para ello ha de pasar la linfa que proviene del ganglio linfático. FUNCIONES DEL SISTEMA LINFÁTICO Preservación del balance de fluido. Recoge el exceso de líquido filtrado que no se reabsorbe. Por lo tanto, retira el líquido del espacio intersticial Función nutricional. Recoge elementos nutritivos del intestino, y, por lo tanto, contribuye a la nutrición del organismo. Función de defensa. En los ganglios linfáticos hay elementos del sistema inmune que contribuyen a la función defensiva del organismo como son los glóbulos blancos. POSTURA Y ACUMULACIÓN DE LÍQUIDO El líquido tiende a acumularse en las partes declives, en los tobillos y pies si permanecemos largos periodos en posición erecta o en la espalada si estamos en decúbito. Todo ello debido a la fuerza de la gravedad. El pie acumula 30 ml/h en posición erecta. El volumen plasmático se reduce 10-20% estando en bipedestación 14-45 min aumentando la POP a 29 mmHg (ha subido 4 mmHg la POP), impidiendo la salida de líquido y por lo tanto la hinchazón excesiva de los pies. MECANISMOS COMPENSADORES: Vasoconstricción postural. Reduce el flujo, la presión capilar por lo tanto será menor, y la salida de flujo al espacio intersticial es menor y la hinchazón es inferior. Bomba muscular esquelética. Cuando se produce la deambulación, la contracción de los músculos moviliza la sangre, facilitando que la sangre ascienda y que se produzcan menos edemas en los pies. El aumento de filtración produce hemoconcentración (POP, 35-40 mmHg). Esta elevación de la POP retiene el fluido dentro del vaso, impidiendo más salida de líquido al espacio intersticial. CAUSAS DE EDEMA EDEMA es una excesiva acumulación de líquido en el espacio intersticial que puede comprometer la microcirculación. Las principales causas de edema son: 1. Aumento de presión capilar por vasodilatación arteriolar (precapilar) ya que el aumento de la presión capilar hace que la fuerza que lleva al líquido al espacio intersticial está aumentada. Ejemplo de ello sería cuando se administran tóxicos e incluso por picaduras de insectos. 2. Aumento de presión venosa. De forma retrógrada se aumenta la presión capilar porque no puede salir la sangre de forma fluida por la parte venosa del capilar. En este apartado se pueden distinguir diversas variantes: o Si afecta a los capilares pulmonares. Por insuficiencia de ventrículo izquierdo se acumula la sangre en la aurícula, a continuación en las venas pulmonares, y después en los capilares pulmonares, lo que puede ser letal, ya que genera edema pulmonar. 37  o Si afecta a la circulación sistémica por insuficiencia del ventrículo derecho el fluido se acumula en los tobillos y partes declives. o Si afecta a una obstrucción venosa local. El edema aparece en donde esté el trombo ocluyente (coágulo). 3. Disminución de las proteínas plasmáticas determina una reducción de POP, que retiene menos fluido dentro de los vasos. Ejemplos: Cirrosis hepática (menos síntesis de proteínas), síndrome nefrótico (eliminación de las proteínas por la orina por fallo renal). 4. Obstrucción linfática. Es un edema duro y fibroso. Los anteriores son blandos. Se produce por radiación de los linfáticos (tratamiento del cáncer) o por entrada de parásitos (filariasis) en los vasos linfáticos que impide el flujo linfático, como se puede apreciar en la figura del final del tema. Aparece un escroto monstruoso debido a este tipo de edema. El linfedema se produce cuando el sistema linfático no es capaz de drenar la linfa y provoca una hinchazón por acumulación de líquido en los tejidos blandos del cuerpo. La disminución de las proteínas en el plasma son una causa de edema, a causa de que los capilares liberan una mayor cantidad de líquido al espacio intersticial. Lo que hace que haya menos proteínas en el plasma sanguíneo es principalmente: El hambre, la desnutrición, hace que la síntesis proteica sea muy baja. Cirrosis hepática, las proteínas son principalmente sintetizadas en el hígado, por eso principalmente las personas alcohólicas que padecen esta enfermedad sufren edemas, por la baja síntesis de proteínas. Síndrome nefrótico, las proteínas se pierden por el riñón, suelen aparecer edemas en los ojos. MARGENES DE SEGURIDAD CONTRA EL EDEMA Poseemos varios mecanismos que previenen la aparición de edemas: Elevación de la presión de fluido intersticial. Cuando pasa el líquido al espacio intersticial su presencia determina una elevación de la presión intersticial que limita que siga saliendo líquido del capilar. Reducción de la POT. El paso de líquido al espacio intersticial diluye las proteínas de ese espacio, reduciendo la POT. Por tanto, menor efecto de succión de líquido. Aumento del flujo linfático. Los linfáticos facilitan la salida de fluido manteniendo abiertos las bocas de entrada. 38  LINFEDEMA (Elefantiasis) La diferencia entre un edema normal y un edema linfático es que en un edema si se presiona con la yema de los dedos sobre el edema se aprecia que se queda una fobea, que no es más que la marca de los dedos sobre el edema, sin embargo, por el contrario, cuando se trata de edemas linfáticos, esto son duros y fibrosos, porque se liberan muchos fibroblastos. Los edemas son principalmente tratados con diuréticos. TEMA 7. SISTEMAS DE TRANSPORTE Esta primera figura da una visión general de los diversos sistemas de transporte, que serán analizados en este tema. SISTEMAS DE TRANSPORTE IÓNICO Transporte de iones a través de las membranas celulares. Canales: Na+, K+, Ca++, Cl-. Los canales son proteínas que ponen en contacto el interior con el exterior celular, permitiendo el paso de iones, y pudiendo estar abiertos, cerrados o semiabiertos. Algunos canales son específicos y otros no lo son. Se distinguen diferentes tipos como se indica debajo. o Voltajes dependientes. Se activan cuando cambia la diferencia de potencial entre el interior y el exterior celular, es decir, cuando hay un cambio de voltaje. o Operados por ligando. Están asociados a una proteína reguladora que abre o cierra el canal. o Operados por estímulos mecánicos. Se deben al estiramiento del tejido, por tracción o compresión del tejido se abre el canal. Cuando se produce un traumatismo hace que se abran canales que tendrían que estar cerrados. 39  Cotransportadores: Na+-Cl-, Na+-CO3H-, Na+-K+-2Cl-. Transportan dos iones o más en la misma dirección, es decir, hacia el interior o hacia el exterior de la célula. Los iones son de signo contrario, por tanto, no cambian la carga eléctrica celular, son electroneutros, manteniendo la electroneutralidad en la célula. Intercambiadores o contratransportes: Ca++/3Na+, Na+/H+, CO3H-/Cl-. Transportan un ion en cada sentido -hacia fuera o hacia dentro- de la célula, en dirección contraria. Poseen la misma carga eléctrica, por tanto, también la mayoría son electroneutros. Los dos Todos los anteriores no requieren un gasto de energía, disipan los gradientes. Transportadores activos o bombas iónicas: Trabajan en contra de gradiente y gastan ATP. En la tabla se incluyen las bombas iónicas más relevantes, todas ellas gastan energía. La bomba sodio-potasio está muy distribuida dentro del organismo, que permite que haya mucho potasio dentro de las células y mucho sodio en el espacio extracelular. Determina los gradientes para sodio y para potasio. La bomba Ca+2 bombea calcio ya sea fuera de la célula o lo mete en reservorios (retículo sarcoplasmático). La bomba de protones-ATPasa, bombea hidrogeniones al estómago. En el riñón tenemos la bomba H+-K+ -ATPasa. En la siguiente figura se representa un canal iónico acoplado a ligando o receptor. El proceso representado consiste en que la acetilcolina se une a su receptor muscarínico, que activa una proteína reguladora (Gk), que a su vez actúa abriendo un canal de K+. Este fenómeno está implicado en la regulación de la frecuencia cardiaca como veremos cuando se estudie la fisiología cardiaca. 40 SECUENCIA DE ACTUACIÓN DE LA N + -K + -ATPASA La siguiente figura es un esquema representativo del proceso íntimo de la actividad de la bomba sodio –potasio. Si seguimos la secuencia establecida el primer paso es la unión de 3 sodios del interior celular. Tras una serie de cambios de configuración se produce finalmente la incorporación de 2 iones K+. Todo en contra de gradiente y con gasto de energía (ATP), para la fosforilación de la proteína. El movimiento de la bomba determina que la célula se vaya haciendo más positiva o más negativa, es decir, determina los gradientes de sodio-potasio, en este caso por cada tres iones sodio que son eliminados al exterior se introducen 2 iones potasio, por lo tanto, la célula se hará negativa. EJEMPLO DE TRANSPORTE MEDIADO POR PROTEINAS UBICADAS EN VESÍCULAS Las proteínas transportadoras pueden estar localizadas en vesículas intracelulares que, en respuesta a determinados estímulos, se fusionan y se insertan en la membrana, no solo eso, sino que además desarrollan su acción, al abrirse y liberar su contenido. Por ejemplo, el transportador de glucosa muscular, GLUT4, se fusiona con la membrana durante el ejercicio y en respuesta a la insulina, aumentando en ambos casos la entrada de glucosa a la célula muscular. En las personas que no hacen ejercicio, sus músculos no meten la glucosa que han de meter y es una de las causas de las diabetes. 41 En la siguiente figura se resumen los diferentes sistemas de transporte iónico que se pueden observar en la célula del músculo liso vascular, que como se ha expuesto antes regula el tono vascular en las arteriolas, y por tanto le resistencia periférica, y consecuentemente la presión arterial. Como se puede apreciar dispone de izquierda a derecha de canales iónicos de diferentes tipos, bombas iónicas como Na+-K+-ATPasa, bomba de calcio extra e intracelular, contratransportadores y cotransportadores. También aparecen algunos de los inhibidores. En su momento los estudiaremos de forma exhaustiva y los haremos funcionar, que es lo que concierne a la Fisiología. Un inhibidor de la bomba sodio-potasio es la ouabaína aumenta la fuerza contráctil del corazón. En el caso de la bomba Ca+2, una vez que se ha producido la contracción del músculo, hay una gran cantidad de calcio en el citosol, y de no ser eliminado se produciría una tetania (contracción permanente de músculo), lo cual puede evitarse a través de esta bona de calcio. Las células en general en el organismo disponen de diferentes sistemas de transporte como se puede ver en la siguiente, dispersos por diferentes partes de la membrana celular. Como se puede ver están dotadas de canales iónicos (tubitos), cotransporte, contratransporte y bombas iónicas. Como se puede apreciar el cotransporte puede ser de un ión (Na+) y otra substancia (glucosa o aminoácidos) 42 EJEMPLOS DE TRANSPORTE SIMÉTRICO Y POLARIZADO En este esquema se representa una célula simétrica (estándar) con su dotación de transportadores. Más abajo tenemos una epitelial. Las células epiteliales tapizan todos sistemas de conducción (tuberías), como intestino, túbulos renales, vía respiratoria, etc. Estas células están polarizadas, es decir la cara luminal (hacia la luz) es distinta de la cara basal (cara de anclaje). Se puede apreciar que en la cara basal que es la que se encuentra en contacto con el tejido epitelial o el plasma se ubican las bombas iónicas, siempre estará la bomba Na+-K+. En la cara luminar hay microvellosidades que aumentan la superficie de contacto con el medio externo permitiendo el intercambio de sustancias. TRANSPORTADORES IÓNICOS EN LA NEFRONA El siguiente esquema se representa la nefrona con los diferentes sistemas de transporte iónico en la cara luminal, que son específicos de cada zona (hay distintos transportadores en cada zona de la cara luminal). En la cara basal está la bomba sodio potasio. Los diferentes diuréticos de que disponemos actúan bloqueando estos trasportadores produciendo eliminación de sodio y agua. Esto ya se estudiará en el apartado de Fisiología renal. La orina es un producto muy elaborado, que está sometida a un gran número de procesos